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1、第05章放大电路的频率响应本讲稿第一页，共二十三页fAAm0.7AmfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数随频放大倍数随频率变化曲线率变化曲线幅频特性曲线幅频特性曲线 3dB带宽带宽5.1 5.1 频率响应概述频率响应概述本讲稿第二页，共二十三页放大电路的频率响应放大电路的频率响应频率响应频率响应放大器的电压放大倍数放大器的电压放大倍数 与频率的关系与频率的关系下面先分析无源下面先分析无源RC网络的频率响应网络的频率响应其中：其中：称为放大器的幅频响应称为放大器的幅频响应 称为放大器的相频响应称为放大器的相频响应本讲稿第三页，共二十三页
2、一、一、RC高通电路高通电路（1）频率响应表达式：）频率响应表达式：令：令：则：则：幅频响应：幅频响应：相频响应：相频响应：本讲稿第四页，共二十三页（2）RC高通电路的波特图高通电路的波特图f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40最大误差最大误差-3dB斜率为斜率为 20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：20dB/十倍频十倍频本讲稿第五页，共二十三页 可见：当频率较高时，可见：当频率较高时，AU 1，输出与输入电压之间的相位差，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的降低，随着频率的降低，AU 下降，相位差增大，且输出电压是超前于输下降，相位差增大，且输出电
3、压是超前于输入电压的，最大超前入电压的，最大超前9090o o。其中，其中，fL L是一个重要的频率点，称为是一个重要的频率点，称为下限截止频率下限截止频率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-4020dB/十倍频十倍频相频响应相频响应f0.01fL00.1fL fL10fL9045本讲稿第六页，共二十三页（1）频率响应表达式：）频率响应表达式：二二.RC低通低通电路电路幅频响应：幅频响应：相频响应：相频响应：令：令：则：则：本讲稿第七页，共二十三页（2）RC低通电路的波特图低通电路的波特图最大误差最大误差-3dB斜率为斜率为-20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频
4、响应：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程0分贝水平线分贝水平线本讲稿第八页，共二十三页相频响应相频响应 可见：当频率较低时，可见：当频率较低时，AU 1，输出与输入电压之间的相位差，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率。随着频率的提高，的提高，AU 下降，相位差下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后9090o o。其中其中fH H是一个重要的频率点，称为是一个重要的频率点，称为上限截止频率上限截止频率。f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程f0.1f
5、H0fH10fH100fH-45-90这种对数频率特性曲线称为波特图这种对数频率特性曲线称为波特图本讲稿第九页，共二十三页5.2 5.2 晶体管的简化高频等效模型晶体管的简化高频等效模型本讲稿第十页，共二十三页混合混合模型：形状像模型：形状像，参数量纲各不相同，参数量纲各不相同rbb：基区体电阻：基区体电阻rbe：发射结电阻：发射结电阻C：发射结电容：发射结电容re：发射区体电阻：发射区体电阻rbc：集电结电阻：集电结电阻C：集电结电容：集电结电容rc：集电区体电阻：集电区体电阻因面积大而阻因面积大而阻值小值小因多子浓度高因多子浓度高而阻值小而阻值小本讲稿第十一页，共二十三页混合混合模型：模型
6、：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系 gm为跨导，它不随信号频率的变为跨导，它不随信号频率的变化而变。化而变。为什么引入参数为什么引入参数gm？因在放大区因在放大区iC几乎仅决几乎仅决定于定于iB而阻值大而阻值大因在放大区承受反向电因在放大区承受反向电压而阻值大压而阻值大本讲稿第十二页，共二十三页混合混合模型：忽略大电阻的分流模型：忽略大电阻的分流 C连接了输入回路连接了输入回路和输出回路，引入和输出回路，引入了反馈，信号传递了反馈，信号传递有两个方向，使电有两个方向，使电路的分析复杂化。路的分析复杂化。本讲稿第十三页，共二十三页混合混合模型的单向化（即使
7、信号单向传递）模型的单向化（即使信号单向传递）等效变换后电流不变等效变换后电流不变本讲稿第十四页，共二十三页晶体管简化的高频等效模型晶体管简化的高频等效模型 本讲稿第十五页，共二十三页5.3 FET的高频等效模型的高频等效模型 可与晶体管高频等效电路类比，简化、单向化变换。可与晶体管高频等效电路类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流很大，可忽略其电流单向化变换单向化变换极间电容极间电容CgsCgdCds数值数值/pF1101100.11忽略忽略d-s间等效电容间等效电容本讲稿第十六页，共二十三页5.4 单管放大电路的频率响应本讲稿第十七页，共二十三页一、定性分析：一、定性分析：1.中频段中
8、频段很大很大很小很小本讲稿第十八页，共二十三页2.高频段高频段不能看成很大不能看成很大很小很小结论结论1：频率很高时，由于晶体管极间电容的影响：频率很高时，由于晶体管极间电容的影响 使电压放大倍数下降。使电压放大倍数下降。本讲稿第十九页，共二十三页3.低频段低频段很大很大不能看成很小不能看成很小结论结论2：频率很低时，由于电路中耦合电容的影响：频率很低时，由于电路中耦合电容的影响 使电压放大倍数下降。使电压放大倍数下降。+-本讲稿第二十页，共二十三页fAAm0.7AmfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数随频放大倍数随频率变化曲线率变化
9、曲线幅频特性曲幅频特性曲线线 3dB带宽带宽本讲稿第二十一页，共二十三页本章小结本章小结1基基本本放放大大电电路路的的组组成成。BJT加加上上合合适适的的偏偏置置电电路路（偏偏置置电电路路保保证证BJT 工作在放大区）。工作在放大区）。2交交流流与与直直流流。正正常常工工作作时时，放放大大电电路路处处于于交交直直流流共共存存的的状状态态。为了分析方便，常将两者分开讨论。为了分析方便，常将两者分开讨论。直流通路：交流电压源短路，电容开路。直流通路：交流电压源短路，电容开路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。三种分析方法。（1）估算法（直流模型
10、等效电路法）估算法（直流模型等效电路法）估算估算Q。（2）图图解解法法分分析析Q（Q的的位位置置是是否否合合适适）；分分析析动动态态（最最大大不不失失真输出电压）。真输出电压）。（3）h参参数数交交流流模模型型法法分分析析动动态态（电电压压放放大大倍倍数数、输输入入电电阻阻、输出电阻等）。输出电阻等）。本讲稿第二十二页，共二十三页4三种组态。三种组态。（1）共射）共射AU较大，较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。适中，常用作电压放大。（2）共集）共集AU1，Ri大、大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔离等。小，适用于信号跟随、信号隔离等。（3）共基）共基AU较大，较大，Ri小，频带宽，适用于放
11、大高频信号。小，频带宽，适用于放大高频信号。5多级放大器。多级放大器。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。电压放大倍数：电压放大倍数：AU=AU1AU2AUn 6频率响应频率响应两个截止频率两个截止频率下限截止频率下限截止频率fL频率下降，使频率下降，使AU下降为下降为0.707Aum所对应的频率所对应的频率.由由电路中的耦合电容和旁路电容所决定。电路中的耦合电容和旁路电容所决定。上限截止频率上限截止频率fH频率上升，使频率上升，使AU下降为下降为0.707Aum所对应的频率，所对应的频率，由电路中三极管的极间电容所决定。由电路中三极管的极间电容所决定。本讲稿第二十三页，共二十三页